一种全息防蓝光薄膜及其制作方法与流程
本发明属于光学护眼薄膜制备技术领域，具体涉及一种全息防蓝光薄膜及其制作方法。
背景技术：
随着科技的高速发展，电子产品已成为人们生活中必不可缺的一部分，“低头族”、“手机依赖症”等现象越来越多，人们对电子产品的依赖性也越来越高；长期面对电子屏幕容易眼睛疲劳，电子屏幕散发出的蓝光更是容易诱发致盲眼病。
短波蓝光是波长处于400nm-455nm之间具有相对较高能量的光线，该波长内的蓝光，尤其是波长处于442nm-445nm之间的蓝光，会使眼睛内的黄斑区毒素量增高，严重威胁我们的眼底健康，会伤害人的视网膜；而波长465～495nm的蓝光为有益蓝光，是可见光不可缺的组成部分，可以帮助瞳孔收缩，帮助眼睛正常显示物体的颜色。
在国内外，普遍采用化学工艺流程的形式制作防蓝光镜片、防蓝光眼镜膜层、蓝光吸收剂等，这种采用化学工艺流程形式制作而成的防蓝光器材，在对有害波段的蓝光进行衍射的同时，容易反射有益波段的蓝光，导致物体颜色失真，而且在长期使用的过程中，化学制作材料在一定程度上会对眼睛造成二次伤害，且制作工艺技术操作复杂、制作成本高。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种制作简单、制作成本低，且能有效对有害短波蓝光进行反射的同时避免有益波长蓝光的反射而造成物体颜色失真，以帮助健康用眼的一种全息防蓝光薄膜及其制作方法。
为实现上述目的，本发明按以下技术方案予以实现：
本发明所述的一种全息防蓝光薄膜的制作方法，包括以下步骤：
s10、选取光响应记录介质及记录光源，制作体积全息图；
s20、根据布拉格条件及体积全息图再现特性计算布拉格反射角；
s30、根据s20所得布拉格反射角制作反射全息防蓝光薄膜。
作为优选，步骤s10中所述光响应记录介质为重铬酸盐明胶，所述记录光源为氦-镉激光器。
作为优选，步骤s20中还包括以下步骤：
s201、根据光响应介质、体积全息图衍射效率计算式及布拉格条件：η＝sin(yr)计算体积全息图参数；
s202、根据光响应介质，计算布拉格角度在衍射效率为0时的偏量；
s203、根据折射定律及光响应介质的折射率，计算体积全息图的干涉条纹间距及峰值反应波长；
s204、采用室温曝光，取室温下光响应介质系数；
s205、从有害蓝光波段中取值，根据峰值反应波长计算式、干涉条纹间距计算式及布拉格角度偏量计算式计算全息防蓝光薄膜厚度及布拉格反射角。
作为优选，步骤s201中所述衍射效率计算式为：
作为优选，步骤s202中计算所述布拉格角度偏量所用计算式为：δψ＝(xiλ0/2πn0sinψxr)·δ，其中λ0为记录光源的波长；δψ为理论布拉格角度与实际布拉格角度的差值；n0为记录介质的折射率；δ为全息图的厚度；xi为体积全息图衍射效率公式中的参量；ψxr为布拉格角度。
作为优选，步骤s203中所述折射定律为：
作为优选，步骤s205中所述干涉条纹间距计算式为：
通过上述方法计算出布拉格反射角，并根据该反射角制作出对短波长有害蓝光具有高反射能力的全息防蓝光薄膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、利用物理制作手段代替传统工艺上的化工流程制作，避免化工制作产品在防蓝光产品的使用过程中对眼睛的二次伤害，并且相对于传统化工制作工艺，本发明所述利用光学全息图的制造方法更为简便，成本较低；2、通过选取较敏感的光响应介质，根据布拉格原理及体积全息图再现时，当波长和角度稍有偏离时，衍射光强将大幅度下降，并迅速降为零的特性，计算得出反射全息薄膜的布拉格反射角，并依此制作全息防蓝光薄膜，蓝光薄膜的折射能力更强；同时，由于照明光的方向角和波长有严格的选择性，薄膜不会对有益波长蓝光进行折射阻挡，避免了物象失真。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1：布拉格条件示意图；
图2：体积全息图的几何结构图；
图3：对称光路记录反射全息图的光路示意图；
图4：反射体积全息图示意图；
图5：参数yr与η的关系示意图；
图6：全息防蓝光薄膜示意图；
图7：本发明制作方法操作流程图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图所示所述的一种全息防蓝光薄膜的制作方法，包括以下步骤：
s10、选取光响应记录介质及记录光源，制作体积全息图；
在有害蓝光波段400-455nm中，波长在442-455nm波段内的蓝光对人眼的伤害更为突出，所以选取波长为442nm的氦-镉激光器作为记录光源，同时为避免记录介质本身及其他不可避免因素对制作全息图造成影响，此处采用对可见光响应程度较敏感的重铬酸盐明胶(dcg)作为记录介质制作对某一特定波段的光波进行全息滤光，记录光路中物光与参考光以对称入射的方式照射记录介质；
s20、根据布拉格条件及体积全息图再现特性计算布拉格反射角；
由布拉格条件可知：对于给定的一种照明光路和观察光路，只有一种波长满足布拉格条件，即对于记录全息图时采用的光波长才具有高反射率，其余波长的光只能透过乳胶或被部分吸收。而体积全息图再现时具有：对于照明光路的方向角和波长有严格的选择性，当波长和角度稍有偏离时，衍射光强将大幅度下降并迅速降为零的特征；
s201、根据光响应介质、体积全息图衍射效率计算式及布拉格条件：η＝sin(yr)计算体积全息图参数；
本发明采用位相型记录介质(dcg)，根据衍射效率计算式，当η＝1时，有：
(η为衍射效率，xi、yr为体积全息图衍射效率公式中的参量，其中i、r分别表示虚部与实部。)
当入射光束满足布拉格条件时，η＝sin(yr)，即入射光束以布拉格条件入射时，η＝1时，
当η＝0时，
s202、根据光响应介质，计算布拉格角度在衍射效率为0时的偏量；
对位相型记录介质(dcg)而言，当η＝0，对应布拉格角度的偏转量为：
δψ＝(xiλ0/2πn0sinψxr)·δ(2)
(λ0：记录光源的波长；δψ：理论布拉格角度与实际布拉格角度的差值；n0：记录介质的折射率；δ：全息图的厚度；xi：体积全息图衍射效率公式中的参量；ψxr：布拉格角度)
当光波在记录介质内的角度与布拉格角度偏离约为4°时(理论布拉格角度与实际布拉格角度相差4°时)，记录光波的衍射效率为0，即是δψ＝4°。
s203、根据折射定律及光响应介质的折射率，计算体积全息图的干涉条纹间距及峰值反应波长；
s204、采用室温曝光，取室温下光响应介质系数；
分析体积全息图的几何结构，采用室温曝光的方式，使重铬酸盐明胶(dcg)的折射率达到最佳，在体积全息图中，根据折射定律有：
(θxo：参考光的入射角；θxr：物光的入射角；ψxo：参考光在记录介质中的角度；ψxr：物光在记录介质中的角度；nd：记录介质(dcg)的折射率，此处为1.52。)
s205、从有害蓝光波段中取值，根据峰值反应波长计算式、干涉条纹间距计算式及布拉格角度偏量计算式计算全息防蓝光薄膜厚度及布拉格反射角；
对反射体积全息图而言，有：
根据公式(3)、公式(4)，有：
sinθxr＝sinψxr·nd(6)
根据公式(5)、公式(6)，推导出：
计算得出布拉格反射角：ψxr＝ψxo＝40°8′。
同时：
(λ：干涉条纹之间的间隔；λd：峰值反射波长；k是在实验中处理重铬酸明胶(dcg)时控制的数值，k是在明胶处理过程中的系数，本发明采用室温曝光，k值约等于1.03)
因此，有害蓝光的波段为400nm-455nm，当λ0＝442nm时，根据公式(9)，计算得到λd＝455.26nm；根据公式(2)、公式(8)，计算得到δ＝20.75μm，λ＝302.25nm。
s30、根据s20所得布拉格反射角制作反射全息防蓝光薄膜；
由上述计算所得参数设计制作反射体积全息图，并将反射体积全息图制作在薄膜载体上，从而制成全息防蓝光薄膜。
本发明方案中，采用光学全息技术，根据体积全息图再现时的特性：对于照明光路的方向角和波长有严格的选择性，当波长和角度稍有偏离时，衍射光强将大幅度下降并迅速降为零。在有害蓝光波段中选取对人眼伤害较为突出的442nm波长为例，求得布拉格反射角，由峰值反射波长可知，在蓝光442nm-455nm波段内蓝光均会被有效反射，在所求布拉格反射角的基础上制作出反射全息图，并制作在薄膜载体上，从而制成全息防蓝光薄膜。
本发明的有益效果是：1、利用物理制作手段代替传统工艺上的化工流程制作，避免化工制作产品在防蓝光产品的使用过程中对眼睛的二次伤害，并且相对于传统化工制作工艺，本发明所述利用光学全息图的制造方法更为简便，成本较低；2、通过选取较敏感的光响应介质，根据布拉格原理及体积全息图再现时，当波长和角度稍有偏离时，衍射光强将大幅度下降，并迅速降为零的特性，计算得出反射全息薄膜的布拉格反射角，并依此制作全息防蓝光薄膜，蓝光薄膜的折射能力更强；同时，由于照明光的方向角和波长有严格的选择性，薄膜不会对有益波长蓝光进行折射阻挡，避免了物象失真。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
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